Abstract:This study aims to develop a final design for the Northwest Slope of the Cuajone Mine (Peru) by calculating the factor of safety (FS) using finite element methods, proposing that this method enables a more accurate assessment of slope stability. The methodology included geological and geotechnical characterization of the slope through field mapping, sample analysis, and laboratory testing. A three-dimensional model was created using Phase2 software to simulate the interaction between slope geometry and operational conditions, conducting a stability analysis under different loads and disturbances. The results indicate that the finite element method detailedly evaluated the safety factor and the inter-ramp angle (IRA). In the southern zone (section A-A'), it was determined that an IRA of 43° generates an FS of 1.1. In the northern zone (section B-B'), an IRA of 38° is recommended to achieve an FS of 1.57. These findings are essential for ensuring operational safety and efficiency at the mine, as an inadequate slope design could compromise infrastructure integrity and worker safety. Advanced methods, such as finite element analysis and considering factors like IRA and disturbance factors, allow for a precise slope stability assessment and effective stabilization measures to manage risks and develop specific reinforcement solutions according to the slope's geotechnical configuration.

Resumen: El objetivo de este estudio es desarrollar un diseño final para el Talud Noroeste de la Mina Cuajone (Perú) utilizando el cálculo del factor de seguridad (FS) mediante métodos de elementos finitos, planteando que este método permite una evaluación más precisa de la estabilidad del talud. La metodología incluyo la caracterización geológica y geotécnica del talud mediante mapeo de campo, análisis de muestras y pruebas de laboratorio. Se creo un modelo tridimensional usando el software Phase2 para simular la interacción entre la geometría del talud y las condiciones operativas, realizando un análisis de estabilidad bajo diferentes cargas y perturbaciones. Los resultados indican que el método de elementos finitos proporciono una evaluación detallada del factor de seguridad y del ángulo interrampa (IRA). En la zona sur (sección A-A'), se determina que un IRA de 43° genera un FS de 1.1. En la zona norte (sección B-B'), se recomienda un IRA de 38° para lograr un FS de 1.57. Los hallazgos son fundamentales para garantizar la seguridad y eficiencia operativa en la mina, ya que un diseño de talud inadecuado podría comprometer la integridad de la infraestructura y la seguridad de los trabajadores. La aplicación de métodos avanzados como el análisis de elementos finitos y la consideración de factores como el IRA y el factor de perturbación permite una evaluación precisa de la estabilidad del talud y la implementación de medidas de estabilización efectivas para gestionar los riesgos y desarrollar soluciones de refuerzo específicas según la configuración geotécnica del talud.

Abstract: Rapid drawdown has been identified as one of the most frequent causes of slope failures due to the effects associated with drought and operational changes when incorporating hydroelectric plants, which influence the filling level of earth dams. The main goal of this research is to obtain predictive models based on Artificial Neural Networks that return the factor of safety of the upstream slope in homogeneous earth dams in the face of the effect of rapid drawdown. Three geometries and 40 soils were defined to form the embankment, from which hybrid numerical models of transient water flow with unsaturated soils were built, considering three discharge speeds. From these results, a database was built to develop the predictive models, by means of the KNIME program and an algorithm based on Artificial Neural Networks. The behavior of the factor of safety as a function of time is also analyzed to establish its recovery intervals. Main results show that the minimum factor of safety is obtained between 52 % and 88 % of the total drawdown time. Regarding the predictive models, the adjusted R2 determination coefficients were greater than 95 % in all cases and the errors remained below 10 %. This demonstrates a high effectiveness of this algorithm and the validity of its application to geotechnical problems.

Resumen: El desembalse rápido se ha identificado como una de las causas más frecuentes de las fallas en taludes debido a los efectos asociados a la sequía y a los cambios de operación al incorporar hidroeléctricas, los cuales influyen en el nivel de llenado de las presas de tierra. Esta investigación tiene como objetivo fundamental la obtención de modelos predictivos basados en Redes Neuronales Artificiales que devuelvan el factor de seguridad del talud aguas arriba en presas de tierra homogéneas ante el efecto del desembalse rápido. Se definieron tres geometrías y 40 suelos para conformar el terraplén, a partir de los cuales se construyeron modelos numéricos híbridos de flujo de agua transitorio con suelos no saturados, considerando tres velocidades de desembalse. A partir de estos resultados, se construyó una base de datos para desarrollar los modelos predictivos, a través del programa KNIME y un algoritmo basado en Redes Neuronales Artificiales. Se analiza, además, el comportamiento del factor de seguridad en función del tiempo para establecer sus intervalos de recuperación. Los principales resultados muestran que el factor de seguridad mínimo se obtiene entre el 52 % y el 88 % del tiempo total de desembalse. En cuanto a los modelos predictivos, los coeficientes de determinación R2 ajustados fueron superiores al 95 % en todos los casos y los errores se mantuvieron por debajo de 10 %. Se demuestra una alta efectividad en este tipo de herramienta y la validez de su aplicación a problemas geotécnicos.

Abstract: The main objective of this study is to estimate the safety factors and the probability of planar failure in the slopes of the Comuna Universitaria of the city of Manizales (Colombia). Geotechnical data gathered over a period of 14 years is processed statistically. The infinite slope equation is applied through Monte Carlo simulations to assess typical input scenarios including cohesion, friction angle, groundwater level, and inclination of layers with the presence of ash and anthropogenic fills. The simulation involved 5000 iterations for each variable, resulting in a tool for detecting conditions causing instability in the slopes of the Comuna Universitaria. It is concluded that for acceptable safety factors calculated deterministically, it is possible to obtain high risk levels with relation to failure probability function, making probabilistic analyses conservative and useful for early warning detection.

Resumen: El principal objetivo del presente estudio es estimar los factores de seguridad y la probabilidad de falla planar en los taludes de la Comuna Universitaria de la ciudad de Manizales (Colombia). Se realiza un procesamiento estadístico de los datos recolectados durante 14 años de estudios geotécnicos. Se aplica la ecuación de talud infinito en una simulación de Monte Carlo para analizar escenarios típicos de entrada como cohesión, ángulo de fricción, nivel de aguas freáticas e inclinación de estratos con presencia de ceniza y llenos antrópicos. En la simulación se generan 5000 iteraciones para cada variable, obteniendo como resultado la representación de una herramienta para detección de condiciones que generan inestabilidad en los taludes de la comuna. Se concluye que para factores de seguridad aceptables calculados por métodos determinísticos, se pueden tener niveles de amenaza altos en función de probabilidad de falla por lo que los análisis probabilísticos se consideran conservadores y útiles en la detección temprana de desastres.

Resumen Contexto: Los deslizamientos de tierra en Tijuana, México, provocan cada año la destrucción de una gran cantidad de estructuras e infraestructuras, produciendo cuantiosas pérdidas en diversos sectores de la economía. Método: En este estudio, se realiza una evaluación cuantitativa del peligro de deslizamientos de tierra en un barrio de la ciudad de Tijuana, el cual fue afectado por un deslizamiento en el año 2010 y actualmente presenta indicios de inestabilidad del terreno, alertando sobre la posibilidad de que ocurran nuevos deslizamientos. La amenaza fue calculada utilizando la probabilidad espacial, a partir de la susceptibilidad del terreno a los deslizamientos de tierra, y la probabilidad temporal se calculó utilizando una base de datos de eventos ocurridos en sitios cercanos al área de estudio. Se aplicaron métodos determinísticos basados en el análisis de estabilidad de taludes para calcular la susceptibilidad del terreno y se estimó la probabilidad temporal utilizando modelos de probabilidad que consideran la ocurrencia de eventos aleatorios independientes. Resultados: Se encontró que más del 50 % del área de estudio presenta una alta amenaza de deslizamientos de tierra para períodos de retorno de 5, 10, 15 y 20 años. Se comprobó además que la sismicidad, la topografía y las propiedades geotécnicas de los suelos son los factores que más influyen en la inestabilidad del terreno. Adicionalmente, se determinó que las áreas de potenciales deslizamientos de tierra se encuentran en suelos cuya resistencia se ha reducido debido a la presencia de flujos subterráneos producidos por el movimiento de agua a través de grietas y fracturas existentes en el terreno. Conclusiones: La aplicación del procedimiento descrito permitió cuantificar la amenaza de deslizamientos de tierra en el barrio estudiado para cuatro períodos de retorno. También permitió identificar los factores que más influyen en la ocurrencia de estos fenómenos. Los resultados obtenidos son un paso importante para analizar y evaluar el riesgo que representan los deslizamientos de tierra para las estructuras, infraestructuras y personas expuestas al impacto de estos fenómenos; y son una valiosa herramienta para tomar decisiones relacionadas con la gestión del riesgo y el establecimiento de regulaciones sobre el uso de suelo.

Abstract Context: Landslides in Tijuana, Mexico, destroy a large number of structures and infrastructures each year, producing large losses in various economic sectors. Method: In this study, we carry out a quantitative assessment of the hazards of landslides in a Tijuana neighborhood that was affected by a landslide in 2010 and currently shows signs of terrain instability, raising concerns about potential future landslides. The hazard assessment was calculated using the spatial probability, based on how susceptible the terrain was to landslides, and the temporal probability using a database of events that occurred at sites near te study area. We apply deterministic methods based on the analysis of slope stability to calculate susceptibility and estimate the temporal probability using probability models that consider the instances of independent random events. Results: It was found that more than 50 % of the studied area presents a high hazard of landslides for return periods of 5, 10, 15, and 20 years. Moreover, findings demonstrated that the seismicity, topography, and the geotechnical characteristics of the soils are the factors with major influence on ground instability. In addition, it was determined that the areas of potential landslides are in soils whose resistance has been reduced due to the presence of underground flows produced by the infiltration of water through existing cracks and fractures in the terrain. Conclusions: The application of the described procedure made it possible to quantify the hazards of landslides in the Laderas de Monterrey neighborhood for four return periods and to determine the factors that most influence the occurrences of these phenomena. The results obtained are an important step to analyze and evaluate the risk that landslides represent for structures, infrastructures, and people exposed to the impact of these phenomena. They are also a valuable tool for making informed decisions regarding risk management and the establishment of regulations on land use.

Resumen Objetivo: Analizar la susceptibilidad de las laderas frente a la ocurrencia de movimientos en masa, con la implementación de la metodología Mora-Vahrson adaptada para el corregimiento de Chemesquemena, ubicado dentro del Resguardo Indígena Kankuamo, departamento del Cesar (Colombia). Metodología: Inicialmente se realizó revisión del estado del arte en bases de datos académicas y científicas. Luego, se realizaron fases de campo para toma de muestra de roca, suelo y levantamiento cartográfico a escala 1:100 000; de esta manera se conocieron e identificaron los aspectos geológicos, geomorfológicos y características generales. Con el software ArcGIS se analizaron las imágenes mediante modelos de elevación digital (efecto 3D), en el procesamiento, se obtuvieron mapas a escala 1:100 000. Resultados: Las zonas con mayor susceptibilidad se localizan hacia el noroeste del corregimiento de Chemesquemena (Colombia), las cuales representan el 70 % de las áreas totales debido a las altas pendiente, alta pluviosidad, litología, tipo de suelo, cobertura vegetal, cultivos permanentes y subunidades geomorfológicas como sierras denudadas y colinas residuales; y el 30 % susceptibilidades bajas a muy bajas. Conclusiones: Los factores condicionantes que generan mayor influencia de susceptibilidad corresponden a la litología, altas pendientes características del terreno, cultivos permanentes y pasto como cobertura principal. Las unidades litológicas fueron clasificadas mayoritariamente como rocas ígneas intrusivas en avanzado estado de saprolitización que producen debilitamiento de los materiales. Los cultivos requieren sistemas de riegos periódicos, lo que implica un aporte constante de agua a los suelos y taludes (sobresaturación), y una alteración en las propiedades mecánicas; además, el pasto no favorece la estabilidad de los suelos. Financiamiento: Fundación Universitaria del Área Andina.

Abstract Objective: Analyze the susceptibility of the slopes to the occurrence of mass movements, implementing the MoraVahrson methodology adapted for the district of Chemesquemena located within the Kankuamo indigenous reservation, department of Cesar (Colombia). Methodology: Initially a review of the state of the art was carried out in academic and scientific databases. Subsequently, field phases were carried out to take samples of rock, soil and cartographic survey at a scale of 1:100.000, allowing to know and identify the geological, geomorphological aspects and general characteristics. With the ArcGIS software, the images were analyzed using digital elevation models (3D effect), in the processing, maps at a scale of 1:100.000 were obtained. Results: The areas with the greatest susceptibility are located to the NW of the district of Chemesquemena (Colombia), representing 70 % of the total areas due to high slopes, high rainfall, lithology, soil type, vegetation cover, permanent crops and subunits. geomorphological such as denuded mountain ranges and residual hills; and 30 % low to very low susceptibilities. Conclusions: The conditioning factors that generate the greatest influence on susceptibility correspond to the lithology, high slopes characteristic of the land, permanent crops and grass as the main cover. The lithological units were classified mainly as intrusive igneous rocks with an advanced state of alteration, generating weakening of the materials. Crops require periodic irrigation systems, resulting in a constant supply of water to soils and slopes (oversaturation), and changes in mechanical properties; In addition, the grass does not contribute to favoring the stability of the soil. Financing: Fundación Universitaria del Área Andina.

Resumen El deslizamiento de taludes constituye actualmente, una de las principales causas de falla de las presas en Cuba. Este fenómeno se origina a raíz de variadas situaciones, una de las más recurrentes es la acción de cargas externas sobre el talud, tales como la lluvia. El objetivo fundamental de esta investigación es realizar un análisis de la influencia de la lluvia en la estabilidad del talud aguas abajo de una presa de tierra homogénea, con 15 metros de altura de terraplén y drenaje a pie de talud. Se determinó una muestra de 10 suelos arcillosos no saturados para conformar el terraplén, y se aplicaron lluvias con 12 y 24 horas de duración, para períodos de retorno de 5, 10, 25 y 50 años. Se evalúa el comportamiento del factor de seguridad y del tiempo de falla. Además, se determina la influencia de la porosidad y la permeabilidad de los suelos en la estabilidad.

Abstract The main goal of this research is to carry out an analysis of the influence of rainfall on the stability of the slope downstream of a homogeneous earth dam, with a 15-meter embankment height and drainage at the foot of the slope. A sample of 10 unsaturated clayey soils was determined to form the embankment, and rains were applied for 12 and 24 hours, for return periods of 5, 10, 25 and 50 years. The behavior of the safety factor and the failure time are evaluated. In addition, the influence of porosity and permeability of soils on stability is determined.

Resumen Zonas críticas de la carretera e45 (troncal amazónica), provincia de morona santiago, ecuador, tienen un alarmante historial de inestabilidades de taludes, que han bloqueado la vía e impactado negativamente a la población más vulnerable por las condiciones inseguras. En la presente investigación se evalúa la estabilidad de taludes de acceso al puente sobre el río copueno, provincia de morona santiago, ecuador. Se reporta la caracterización geológica-geotécnica, los procesos que influyen en el desprendimiento de materiales, evaluación y análisis de los estados límites de falla de los sitios de inestabilidad.

ABSTRACT Critical areas of the E45 highway (Troncal Amazónica), Morona Santiago Province, Ecuador, have an alarming history of slope instability, which have blocked the road and negatively impacted the most vulnerable population due to unsafe conditions. In the present investigation, the stability of access slopes to the bridge over the Copueno River, Morona Santiago, Ecuador Province, is evaluated. The geological-geotechnical characterization, the processes that influence the detachment of materials, evaluation and analysis of the limit states of failure of the instability sites are reported.

Resumen En los macizos rocosos, la presencia de discontinuidades controla la resistencia de los taludes. Estas incluso controlan la geometría de una falla potencial, lo que se conoce como falla con control cinemático. Por lo tanto, es necesario caracterizar su variabilidad de forma apropiada con el fin evaluar la estabilidad de los taludes en roca. En este trabajo se llevan a cabo análisis de confiabilidad de estabilidad de taludes rocosos. La orientación de las discontinuidades se modeló como una variable aleatoria siguiendo la distribución Fisher, que es rotacionalmente simétrica. Además, se planteó un algoritmo para identificar los mecanismos de falla, que fue adaptado a una propuesta existente para calcular el factor de seguridad de cuñas de roca de forma explícita. El algoritmo define de forma sistemática un arreglo de planos. Luego, verifica la posición del talud dentro que ese arreglo que se asocia al modo de falla. El algoritmo fue validado contra los resultados de un programa comercial para calcular factores de seguridad en cuñas de roca. En ambos casos se obtuvo el mismo resultado. Además, se calculó la probabilidad de falla y la función de probabilidad del factor de seguridad para cuñas removibles. Los análisis de confiabilidad mostraron la importancia de efectuar una caracterización adecuada de la variabilidad en la orientación de las discontinuidades, ya que el parámetro de concentración tuvo una gran probabilidad de falla. Se requiere efectuar un análisis cinemático para definir las cuñas removibles antes de calcular el factor de seguridad, ya que no todas las combinaciones de planos derivan en cuñas potencialmente inestables, lo que reduce la probabilidad de falla. De no efectuarse el análisis, esta se sobreestima. Finalmente, sugerimos ampliar este trabajo empleando distribuciones de probabilidad que no sean rotacionalmente simétricas.

Abstract In fractured rock masses, discontinuities control the mechanical response of rock slopes. They even define the geometry of a potential failure, known a kinematically controlled failure. Hence, a proper characterization and description are needed to assess their stability. Accordingly, in this work, a reliability assessment of rock wedges' stability was performed by a Monte Carlo simulation. The orientation of discontinuities was modeled as a random variable that follows the rotationally symmetric Fisher distribution. We developed an algorithm to define the modes of failure based on the orientation of planes, which was articulated within a methodology to compute the factor of safety of rock wedges explicitly. The algorithm systematically defines a set-up of joint planes. Then it verifies the relative location of the slope orientation on that set-up, which is related to the mode of failure of the rock wedge. The proposed algorithm was validated by comparison against commercial software; both yielded the same results. Besides, the probability of failure and the factor of safety probability function of removable wedges were computed for different concentration parameters. Reliability assessment showed the importance of properly characterizing the variability of joint orientation since the concentration highly influences the computed probability of failure. In addition, a proper definition of removable wedges by kinematic analysis is required before computing the factor of safety because many combinations of planes do not lead to unstable wedges, which reduces the probability of failure. Otherwise, it is overestimated. Finally, we recommend further work on rock wedge reliability assessment involving rotational nonsymmetric distribution.

Resumo Nos maciços rochosos, a presença de descontinuidades controla a resistência dos taludes. Eles até controlam a geometria de uma falha potencial, conhecida como falha controlada cinematicamente. Portanto, é necessário caracterizar adequadamente sua variabilidade para avaliar a estabilidade de taludes rochosos. Neste trabalho são realizadas análises de estabilidade e confiabilidade de taludes rochosos. A orientação das descontinuidades foi modelada como uma variável aleatória seguindo a distribuição de Fisher, que é rotacionalmente simétrica. Além disso, foi proposto um algoritmo para identificar os mecanismos de falha, que foi adaptado a uma proposta existente para calcular explicitamente o fator de segurança para cunhas de rocha. O algoritmo define sistematicamente uma matriz de planos. Em seguida, verifique a posição da inclinação dentro desse arranjo que está associado ao modo de falha. O algoritmo foi validado contra os resultados de um programa comercial para calcular fatores de segurança em cunhas de rocha. Em ambos os casos obteve-se o mesmo resultado. Além disso, foram calculadas a probabilidade de falha e a função de probabilidade do fator de segurança para cunhas removíveis. As análises de confiabilidade mostraram a importância de se realizar uma caracterização adequada da variabilidade na orientação das descontinuidades, uma vez que o parâmetro concentração apresentou alta probabilidade de falha. Uma análise cinemática é necessária para definir cunhas removíveis antes de calcular o fator de segurança, pois nem todas as combinações de planos resultam em cunhas potencialmente instáveis, o que reduz a probabilidade de falha. Se a análise não for realizada, ela é superestimada. Finalmente, sugerimos estender este trabalho usando distribuições de probabilidade que não são rotacionalmente simétricas.

RESUMEN La metodología en el diseño sísmico de taludes ha evolucionado con el avance tecnológico y el desarrollo de la ingeniería geotécnica. Desde métodos con grandes limitaciones como el análisis pseudoestático hasta méto-dos rigurosos que requieren mucha información para una mejor comprensión del comportamiento del suelo como el análisis dinámico. En este artículo se desarrolla el procedimiento, comparación y aplicación de los métodos para estimar los des-plazamientos sísmicos, que son el Newmark [1], Sarma [2], Makdisi & Seed [3] and Bray, Macedo & Travasarou [4]. Cada uno de estos métodos considera los criterios característicos para obtener desplazamien-tos permanentes, tales como aceleración de fluencia, periodo degradado, aceleración espectral, magnitud, etc. Como caso aplicativo, se muestra una presa de enrocado y núcleo central de 50 m de altura emplazada en es-tratos de areniscas y depósitos morrénicos intercalados con intrusiones de lutitas, como escenarios sísmicos se utilizaron el terremoto de Lima 1974, el terremoto de Atico 2001 y el terremoto de Pisco 2007, considerando las direcciones NS y EW. Asimismo, se considera como información el espectro de respuesta en la base de la su-perficie de falla, resultante de un análisis de respuesta sísmica no lineal de 3 columnas de la presa. Se aplicaron los métodos de Newmark [1], Sarma [2], Makdisi & Seed [3] and Bray, Macedo & Travasarou [4], obteniéndose resultados de deformación entre 1 y 30 cm que de acuerdo a su orden de magnitud representan una condición estable para la presa.

RESUMEN En esta investigación se analiza el comportamiento del factor de seguridad del talud aguas arriba en presas de tierra, ante la variación de la velocidad del flujo transitorio asociado a fenómenos de desembalse rápido. Se presentan tres casos de estudio: La Ruda, Canasí y Jaruco, ubicadas en la provincia Mayabeque. Para la ejecución de los modelos se emplean las herramientas SEEP/W y SLOPE/W del programa GeoStudio 2018 y para la obtención del factor de seguridad se utiliza el método de Morgenstern-Price. El análisis se realiza para la curva característica estimada y para la curva de conductividad hidráulica resultante empleando el método de Fredlund & Xing. Los resultados muestran una reducción del factor de seguridad, cuya magnitud depende de la velocidad del flujo de agua transitorio para todos los casos analizados.

ABSTRACT The objective of the research is to analyze the behavior of the safety factor of the upstream slope in earth dams, given the variation in the speed of the transient flow associated with rapid release phenomena. Three case studies of earth dams are presented: La Ruda, Canasí and Jaruco, located in the Mayabeque province. For the execution of the models, the SEEP/W and SLOPE/W tools of the GeoStudio 2018 program are used and the Morgenstern-Price method is used to obtain the safety factor. The analysis is performed for the estimated characteristic curve and for the resulting hydraulic conductivity curve using the Fredlund & Xing method. The fundamental results show a reduction of the factor of safety associated with the speed of transient water flow for all the cases analyzed.

Resumen Esta investigación tuvo como objetivo analizar el efecto del suelo no saturados al introducir la curva característica y el ángulo de succión en el análisis de la estabilidad de taludes en presas de tierra homogéneas. Para ello, se considera una presa de tierra con 22 metros de altura de cortina, teniendo en cuenta los estados: final de construcción y operación, considerando dos suelos tipo CH en la cortina y tres suelos tipo SC en la base. Se empleó el ángulo de succión calculado a partir del ángulo de fricción interna y el grado de saturación del suelo, y se comparó el resultado obtenido con el correspondiente a la curva característica experimental de los mismos suelos. Se empleó el programa GeoStudio 2018 y el Método de Elementos Finitos, combinando las componentes SEEP/W y SLOPE/W. El resultado fundamental revela que es posible considerar el estado no saturado del suelo de manera directa mediante el ángulo de succión, a partir de nuevas relaciones respecto al ángulo de fricción interna del suelo y en función del nivel de agua de la presa analizada.

Abstract The present investigation consists of analyzing the effect of unsaturated soil by introducing the characteristic curve and the suction angle in the analysis of slope stability in homogeneous earth dams. To achieve this, an earthen dam with a curtain height of 22 meters is considered, taking into account the following states: end of construction and operation, considering two CH-type soils in the curtain and three SC-type soils at the base. For the present study, the suction angle calculated from the angle of internal friction and the degree of saturation of the soil is used, comparing this result with that corresponding to the experimental characteristic curve of the same soils. The GeoStudio 2018 program, and the Finite Element Method combining the seep/w and slope/w components are used. The fundamental result reveals that it is possible to consider the unsaturated state of the soil directly through the suction angle, based on new relationships with respect to the internal friction angle of the soil and depending on the water level of the analyzed dam.

Resumen Se estudia una cantera para establecer las orientaciones más favorables de los taludes para la extracción del material, asegurando la estabilidad de los mismos. Se ha realizado la caracterización geomecánica de los suelos de cobertura y el macizo rocoso del lugar, definiendo los parámetros físicos y mecánicos relevantes para cumplir con los objetivos del trabajo. Se han definido las orientaciones de las familias de discontinuidades principales, para ejecutar los análisis de admisibilidad cinemática y equilibrio límite que propicien el diseño de una geometría de taludes de explotación estable. Finalmente, se establecen conclusiones y recomendaciones para orientar una explotación segura del sitio.

Abstract This is a study to establish the most favorable orientations of the slopes for the extraction of the material and to ensure the stability of a quarry. It includes the geomechanical characterization of the covering soils and the rock mass of the site, defining the relevant physical and mechanical parameters to meet the objectives of the work. The definition of the orientations of the main discontinuities drives the kinematic admissibility and limit equilibrium analyzes for the design of a stable exploitation slope geometry. Finally, conclusions and recommendations to guide the safe operation of the site are drawn.

Resumen Se han implementado modelos basados en la física para evaluar la susceptibilidad, la amenaza y el riesgo de movimientos en masa en muchas regiones del mundo. También se han considerado herramientas valiosas para la predicción de movimientos en masa y el desarrollo o mejora de sistemas de alerta temprana. Por lo general, se validan para demostrar su capacidad predictiva, pero pocas veces se estudian en profundidad para comprender la sensibilidad de las variables de entrada y el comportamiento de los modelos en diversos escenarios de lluvias. En este artículo de investigación se utilizaron dos modelos distribuidos de base física para deslizamientos superficiales: Iverson y SLIP. Para ello, se utiliza el método de first-order second moment (FOSM) para calcular la contribución de las variables de entrada aleatorias (resistencia del suelo, peso unitario y parámetros de permeabilidad) a la varianza del factor de seguridad. Se simularon eventos de lluvia de diferente intensidad y duración para evaluar la respuesta de los modelos a esas condiciones de lluvia en términos del factor de seguridad y probabilidad de falla. Los resultados mostraron que los parámetros de resistencia al corte (cohesión y ángulo de fricción, en orden de importancia) tienen la mayor contribución a la varianza en ambos modelos, pero varían según las condiciones geológicas, geotécnicas y topográficas. Los modelos Iverson y SLIP responden de diferentes maneras a la variación de las condiciones de lluvia: para duraciones más cortas (por ejemplo, ≤ 8 h), el aumento de la intensidad provocó más áreas inestables en el modelo SLIP; mientras que, para duraciones más largas, las áreas inestables fueron considerablemente mayores para el modelo de Iverson. Comprender esos comportamientos puede ser útil para una implementación práctica y adecuada de los modelos en proyectos de evaluación de deslizamientos de tierra.

Abstract Physically-based models have been used to assess landslide susceptibility, hazard, and risk in many regions worldwide. They have also been regarded as valuable tools for landslide prediction and the development or improvement of landslide early warning systems. They are usually validated to demonstrate their predictive capacity, but they are not deeply studied regularly to understand the sensitivity of the input variables and the behavior of the models under many different rainfall scenarios. In this research paper, we studied two distributed physically-based models for shallow landslides: SLIP and Iverson. For this, the first-order second-moment (FOSM) method was used to calculate the contribution of random input variables (soil strength, unit weight, and permeability parameters) to the variance of the factor of safety. Different intensity and duration rainfall events were simulated to assess the response of the models to those rainfall conditions in terms of the factor of safety and failure probability. The results showed that the shear strength (cohesion and friction angle, in order of significance) parameters have the largest contribution to the variance in both models, but they vary depending on geological, geotechnical, and topographic conditions. The Iverson and SLIP models respond in different ways to the variation of rainfall conditions: for shorter durations (e.g. ≤ 8 h), increasing the intensity caused more unstable areas in the SLIP model, while for longer durations the unstable areas were considerably higher for the Iverson model. Understanding those behaviors can be useful for practical and appropriate implementation of the models in landslide assessment projects.

Resumen Las causas que limitan el desarrollo de las comunidades pueden ser estudiadas desde diferentes ámbitos, ya sea sociales, políticos o económicos. Las inconsistencias en los diseños constructivos y en la planeación territorial pueden generar escenarios de riesgos que provocan perturbaciones ambientales. Los deslizamientos ocurren en escenarios delimitados por condiciones geomorfológicas, geológicas e hidrogeológicas, entre otras, relativamente bien estudiadas (factores condicionantes), y su ocurrencia es desencadenada por sismos, precipitaciones o por acciones antrópicas. Los estudios a diferentes escalas con relación a deslizamientos han alcanzado un desarrollo notable, sin embargo, incongruencias en el manejo del territorio (parte esencial en la gestión del riesgo), han conducido a la materialización del riesgo. Este artículo realiza una contribución en la primera fase de la gestión local del riesgo para el municipio de Malinalco, Estado de México. Específicamente se determina la susceptibilidad a la ocurrencia de deslizamientos, en un contexto geográfico donde en los últimos diez años ocurrieron al menos 36 deslizamientos. Para determinar la susceptibilidad a ellos, de acuerdo con el objetivo planteado para este caso de estudio, se seleccionó la metodología de Mora y Vahrson, ampliamente empleada en Latinoamérica. Probablemente, una de las respuestas a su amplio uso,la encontremos en la facilidad para la obtención de los recursos mínimos para su aplicación, con enfoque en los factores condicionantes y desencadenantes. La metodología involucra los factores condicionantes: 1) pendiente del terreno, 2) litología y 3) humedad; así como los factores desencadenantes, 1) precipitaciones y 2) sismicidad. A partir del conocimiento físico del territorio, y en especial del inventario de deslizamientos realizados, se identifica una alta correspondencia espacial entre el 91.6% de los deslizamientos y las vialidades. Atendiendo a este último dato, se realizó un segundo análisis cartográfico, que incluyó el mapa temático “uso del suelo” dentro de los factores desencadenantes de deslizamientos. El primero de los resultados consiste en el mapa de susceptibilidad a deslizamientos, donde se aplica el método de Mora y Vahrson sin modificaciones a la propuesta original. La cartografía arroja cuatro niveles de susceptibilidad: muy bajo, bajo, moderado y medio. Sin embargo, al incluir el uso del suelo como factor desencadenante, se revela el nivel de susceptibilidad a deslizamientos “alto”; este segundo resultado se considera como un mejor acercamiento a la realidad física municipal. La cartografía mostrada en este artículo representa una mejora considerable, desde lo cuantitativo, donde se ofrecen elementos que justifican la zonificación de la susceptibilidad a deslizamientos, mediante métodos ampliamente empleados en México y en la región. Y especialmente, marca las zonas prioritarias que deben ser atendidas, por parte de las instituciones de los gobiernos municipal y estatal. Así mismo, los autores, sugieren que se consideren los resultados obtenidos en el diseño e implementación del plan municipal de desarrollo urbano de Malinalco. Este presenta su mayor número de movimientos inventariados en las vías de comunicación (carreteras), ubicadas al norte, noroeste y sureste del municipio; por consiguiente, el uso de suelo constituyó un factor desencadenante robusto para el diseñó metodológico. Las carreteras donde los movimientos de laderas se presentaron con mayor frecuencia fueron: San Simón el Alto-San Nicolás, Tenancingo-San Nicolas, Palmar de Guadalupe-Malinalco, Monte Grande-Jalmolonga, y La Angostura-El Platanar. Cada una de ellas, de acuerdo a la cartografía obtenida, corresponden espacialmente a los niveles de susceptibilidad medio y alto, elemento que validan los resultados. Además de la amenaza latente en los tramos de carreteras citados, se sugiere analizar detalladamente el riesgo por deslizamiento, en al menos ocho localidades del municipio de Malinalco, donde se emplazan parcial o totalmente sobre el nivel de susceptibilidad medio las comunidades: Las Paredes, Campos San Martín, Loma del Coporo, Cerro Pelón, Joya Redonda, Palmar de Guadalupe, Pachuquilla y El Platanar, que, de acuerdo con el censo de población y vivienda del 2020, concentrarían una población expuesta de aproximadamente 2217 habitantes y 798 hogares. Se demuestra aquí que las acciones antrópicas, especialmente las modificaciones geométricas de los taludes para la construcción de carreteras, son un factor esencial. De lo anterior se sugiere, como medida inicial, en la gestión local de riesgo, la estimación del coeficiente de estabilidad de taludes, con énfasis en las carreteas ubicadas en las zonas con niveles de susceptibilidad, medio y alto. Se recomienda la inclusión de la cartografía obtenida en el ordenamiento territorial, y el establecimiento de prioridades para el diseño de sistemas de alerta temprana.

Abstrac The causes that limit the development of communities can be studied from different social, political and economic spheres. Inconsistencies in construction designs and in territorial planning can generate risk scenarios that cause environmental disturbances. This article makes a contribution in the first phase of local risk management for the Malinalco municipality, State of Mexico. Specifically, susceptibility to the occurrence of landslides is determined, in a geographical context where at least 36 landslides occurred in the last 10 years. The methodology suggested by Mora and Vahrson was used, where conditioning factors such as the slope of the land, lithology and humidity are involved; as well as triggers, precipitation, seismicity and land use. Based on the physical knowledge of the territory and especially the inventory of landslides carried out, a high spatial correspondence is identified between 91.6% of the landslides and the roads. The cartography obtained constitutes an updated tool for the management of risk by landslides in Malinalco municipality. Priority areas are defined for detailed studies of stability coefficient estimates on road slopes, and in justified cases, reinforcement measures could be suggested. In addition, communities located at medium and high susceptibility levels can be identified; in order to plan the early warning designs that best fit the physical and social reality. The result obtained constitutes a relevant cartographic input in the field of future territorial planning of the municipality, in order to achieve socio-economic activities consistent with the physical conditions of the territory.

ABSTRACT As an application of geotechnical engineering, an analysis of portal stability of the exit of Tunnel 3, in the construction of the double lane central section "El Sillar" Cochabamba - Santa Cruz highway is presented. This study is carried out by using the finite element method FEM with the PLAXIS 3D software to determine the areas where slope stabilization of the portal is needed and the definition of the excavation construction method along with the support system for the tunnel. Later, the tunnel structure is evaluated. Initially, data compilation from geotechnical studies is done (pits, geomechanical stations, geophysical survey, in situ and laboratory tests on drilled rock cores) contrasted with proper bibliographic referenced ranges to obtain initial geomechanical conditions. Subsequently, mechanical parameters of the rock are calibrated by means of real deformations caused by the excavation of the tunnel in the portal with a plastic-type calculation. The calibrated model achieves the average measured deformation on the tunnel: 5 mm. Then, the stability analysis is carried out by means of a safety-type calculation to obtain global safety factors where different stabilization alternatives are assessed. In this way, the modification of the slope geometry is revealed as the most optimal solution. Subsequently, the construction stages of the tunnel are simulated by adopting the Belgium method, the largest number of supports is required, because it is a very unstable area. Finally, principal effective stresses and deformations for static and pseudo-static conditions are calculated and reach admissible values (6, 12 mm maximum deformation in the vault) and minimum safety factors were above minimum factors required by NSR-10: 1,25 and 1,0; assessing most optimal geometry considering reinforced and non-reinforced conditions in the tunnel at three different depths and lateral covers for the tunnel.

RESUMEN Como aplicación de la ingeniería geotécnica, se presenta un análisis de estabilidad del portal de salida del Túnel 3 en la construcción del tramo central doble vía “El Sillar” carretera Cochabamba - Santa Cruz. Este estudio se lo realiza mediante el método de elementos finitos con el software PLAXIS 3D, para determinar las zonas donde sea necesario estabilizar los taludes del portal y determinar el método constructivo de excavación y sostenimiento del túnel. La estructura del túnel es evaluada posteriormente. Inicialmente se realiza una recopilación de información de estudios geotécnicos (calicatas, estaciones geomecánicas, estudios geofísicos, pruebas in situ y llevadas a cabo con núcleos de roca en laboratorio) contrastado con rangos de referencia bibliográfica, para obtener condiciones geomecánicas iniciales. Posteriormente, se calibran los parámetros del macizo mediante el análisis de deformaciones reales causadas por la excavación del túnel en el portal con un cálculo de tipo plástico. El modelo calibrado alcanza la deformación promedio medida en el túnel: 5mm. Luego, con un modelo calibrado, se procede al análisis de estabilidad mediante un cálculo de tipo safety para obtener factores de seguridad global y analizar alternativas de estabilización. De esta manera, se revela la modificación de la geometría como la solución más óptima. Posteriormente, se simulan las etapas constructivas del túnel adoptando el método de excavación tradicional belga, y como sostenimiento se incluye el mayor número de estructuras por tratarse de una zona muy inestable. Finalmente, los esfuerzos principales efectivos y las deformaciones para condiciones estáticas y pseudo-estáticas son calculadas, alcanzando valores permisibles (una deformación máxima de 6,12 mm en la calota) y los Factores de Seguridad fueron mayores a los mínimos requeridos por NSR-10: 1,25 y 1,0; evaluando la geometría más óptima con la consideración de refuerzo y sin refuerzo en el túnel, a tres profundidades y coberturas laterales diferentes.